CN104730486A - 一种高温低压老化试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温低压老化试验装置，所述试验装置包括罐体、中心电极、阀门接口；所述罐体分为三部分，分别为绝缘板、外壳和底部盖板，所述绝缘板、外壳和底部盖板依次相连；所述中心电极安装于所述罐体的绝缘板的中心位置并被固定，并通过绝缘板上的通孔深入罐体内部；所述阀门接口用于与外接气体阀门相连。本发明通过各项性能进行检验能够满足电热老化试验平台的试验要求，能够针对SF₆气体电流互感器内部的盆式绝缘子进行研究，以及研究其加压后的局部放电与SF₆分解气体之间的关系提供支持，进而为更好的监测电流互感器运行状况而奠定基础。

Description

一种高温低压老化试验装置

技术领域

本发明涉及一种实验装置，特别是一种高温低压老化试验装置。

背景技术

近年来，国内SF₆气体电流互感器事故频发，这严重地影响了国内电网运行的可靠性和安全性，因此发现并解决电流互感器发生的故障至关重要。从大量调查的结果来看，引起电流互感器故障最多的原因在于电流互感器里分离一次与二次之间的绝缘支撑件发生损坏，而到目前为止，还未有学者或专家对SF₆电流互感器的局部放电与分解气体做完整的试验与研究。

发明内容

针对上述部分问题，本发明提供一种高温低压老化试验装置，用于为针对SF₆气体电流互感器内部的盆式绝缘子进行研究，以及研究其加压后的局部放电与SF₆分解气体之间的关系提供支持，进而为更好的监测电流互感器运行状况而奠定基础。

一种高温低压老化试验装置，一种高温低压老化试验装置，所述试验装置包括罐体、中心电极、阀门接口；所述罐体分为三部分，分别为绝缘板、外壳和底部盖板，所述绝缘板、外壳和底部盖板依次相连；所述中心电极安装于所述罐体的绝缘板的中心位置并被固定，并通过绝缘板上的通孔深入罐体内部；所述阀门接口用于与外接气体阀门相连。

本发明具有良好的安全性，达到了高温及可拆卸的要求，能够完全满足破坏水压试验的要求；并且经目测检测，在120℃下高温试验下，未出现零件形变及漏气问题，同时通过装置气密性验证，本发明不存在漏气问题，具有较好的密封性；通过绝缘试验的验证，本发明能够满足高压试验的要求；通过局放试验的验证，本发明装置内部以及连接线路不存在拒不放电问题，满足局放试验的要求。

附图说明

图1本发明的一个实施例中的高温低压老化试验装置外形图；

图2本发明的一个实施例中的绝缘板设计图；

图3本发明的一个实施例中的中心电极设计图；

图4本发明的一个实施例中的高温低压老化试验装置总装图；

图5本发明的一个实施例中的气体阀门图；

图6本发明的一个实施例中的压力表外形图。

具体实施方式

在一个基础实施例中，提供了一种高温低压老化试验装置，一种高温低压老化试验装置，所述试验装置包括罐体、中心电极、阀门接口；所述罐体分为三部分，分别为绝缘板、外壳和底部盖板，所述绝缘板、外壳和底部盖板依次相连；所述中心电极安装于所述罐体的绝缘板的中心位置并被固定，并通过绝缘板上的通孔深入罐体内部；所述阀门接口用于与外接气体阀门相连。

通过所述基础实施例，可以设计出一种能够用于高温低压老化试验的罐体装置。为了能在罐体内放置试验样品，所述罐体被设计成可拆卸的结构，所述罐体分为三部分，分别为绝缘板、外壳和底部盖板，所述绝缘板、外壳和底部盖板依次相连。在一个实施例中，如图1至图5所示，所述罐体的法兰的直径为470mm，作为外壳的筒体内径为365mm，所述罐体安装后的高度为364mm。

在实际应用中，最高试验电压约为10kV，电压等级相对较低，在此电压等级上，很少采用套管的形式，同时由于试验装置需要加热，硅橡胶材料的复合套管在高温下会出现老化变形的问题，易造成漏气。而绝缘板的外绝缘形式，具有设计简单、耐高温等优点，同时可大大减少试验装置的整体尺寸。综合以上因素，选用绝缘板的形式实现外绝缘的要求。

绝缘板材质有多种选择，如环氧树脂、聚四氟乙烯、环氧层压玻璃板、橡胶等。环氧树脂是最理想的绝缘板材料，其具有良好的绝缘性能及机械强度，大多数的SF。电气设备都采用环氧树脂作为绝缘支持件，但环氧树脂绝缘件在制造时，采用整体浇注的方式，需要特定的磨具，加工工艺复杂，不适合生产单个零件。聚四氟乙烯及橡胶也是常用的绝缘材料，但其硬度较小，在高压密封条件下易出现漏气问题。而环氧层压玻璃板具有硬度高、绝缘强度好、加工工艺简单等优点，可替代环氧树脂使用。鉴于以上原因，所述试验装置中的绝缘板的材质优选环氧层压玻璃板。

考虑到所述装置需要加热，且需要固定试验试件，更重要的是所述装置还需要接地和密封固定，因而所述底部盖板的材料可以选择不锈钢金属材料，。

优选的，在绝缘板上加工孔，方便绝缘板与罐体的外壳通过连接件连接时，比如通过螺钉连接，因而可以再绝缘板上加工螺钉孔。

进一步的，为了使绝缘板受力均匀，提高绝缘板的强度，在绝缘板的上面再安装一个压板，如图2所示。所述压板优选金属压板。所述压板、绝缘板和罐体的外壳通过连接件，比如螺钉连接固定。

然而，为了所述试验装置具有良好的试验效果，需要对基础实施例中的实验装置进行进一步的优化，所述试验装置的大小根据烤箱的大小设定。在一个实施例中，所述试验装置的试验电压相对较低，最高试验电压约为10kV；在烤箱内进行加热时，加热的最高温度可达80℃；根据烤箱的大小，设计的罐体所占空间的外接长方体大小为470mm×470mm×364mm。

在另一个实施例中，进一步对所述中心电极进行了设计。将所述中心电极设计为圆饼状。更优的，所述中心电极端面加工有孔，通过和所述绝缘板上的对应的孔与绝缘板通过连接件安装在一起并固定，所述中心电极通过绝缘板的通孔伸入罐体内部，实现对样品加压的功能。可选的，所述孔为螺钉孔，所述连接件为螺钉。所述中心电极安装于绝缘板的中心位置，用螺钉进行固定。

在一个实施例中，为了达到更好的局部放电效果，所述中心电极的外径尺寸根据绝缘板的绝缘距离计算。在一个实施例中，最高试验电压为10kV，此电压等级下外绝缘的最小绝缘距离为130mm。如图3所示，绝缘板上的金属件边界为直径386mm的圆，在保证最小绝缘距离130mm的尺寸要求下，可以确定中间电极的外径尺寸为115mm。

在一个实施例中，所述试验装置组装后的整体图如图4所示。从上至下依次为压板、绝缘板、外壳、底部盖板，中心电极的一端和所述绝缘板相连。

为了保证在抽真空、充气及取气时的密封及气体的纯净，所述试验装置还包括外接气体阀门及气体检测的设计。所述外接气体阀门需要满足同时连接充放气设备、采气管路及压力表设备。即，所述外接气体阀门，采气袋，用于收集试验后的分解气体，还要连接压力表，用于监测罐体内部的气体压力，同时还要与抽真空等设备连接，因此，本次外接气体阀门至少需要设计三个接口，才能满足要求。

优选的，所述外接气体阀门由阀体及接头组成，其中所述阀体的管路为四通结构，三个接口用于连接三个接头，另外一个接口与罐体连接，参见图5。更优的，接头为德国DILO公司生产的有自动切断管路功能的自封接头，所述自封接头的螺纹直径为M45x2mm，为标准的国标气体接口，可以压力表、真空泵的接口连接，同时与管路断开后，会将气体管路自行密封，不会存在气体泄漏问题。

在一个实施例中，在进行试验及充气时，要对罐体内部的气体压力随时进行监测，因此需要在外接气体阀门上安装压力表，用于观察气体压力。所述压力表与三个自封接头中的一个接头相连，如图6所示。

优选的，所述压力表采用的是西安华伟公司生产的带继电器功能的压力表。压力表为表盘指针式结构，量程为-0.1至1.0Mpa，可满足抽真空及充气监测的需要。压力表的螺纹接口尺寸为M45x2mm，是标准的国标接口，可以外接气体阀门的自封接头连接。

更优的，此压力表还带有继电器输出节点，在气压大于0.4或者0.5Mpa时，可以输出报警信号，可用于试验阶段不能观察表盘时使用。

在另一个实施例中，在进行试验时，会在试验罐体内部发生局部放电及贯穿放电的现象，可能造成内部气室压力突然上升的情况。为保证试验人员及设备的安全，应在试验装置的外壳上增加安全爆破装置，在气室内部压力达到外壳及套管承受的最大压力前，首先进行释放，达到安全保护的目的。

优选的，所述试验装置还包括安全爆破装置，所述爆破装置的爆破片的选定结合试验装置的额定工作压力、试验装置的最高工作压力以及破坏水压试验压力来考虑，所述破坏水压试验采用软件对试验罐体进行建模来模拟分析。

在一个具体实施例中，试验罐体的额定压力最高位0.6Mpa，破坏水压试验压力为2.66Mpa，有下表1中的三种常用的爆破片的压力设计值。

表1：

爆破片的最低爆破压力与壳体的最高工作气压之差为0.24Mpa，有较高的稳定性，不会发生壳体内无电弧故障而误爆的问题。同时，爆破片最高爆破压力与外壳破坏水压试验压力之差分别是1.66Mpa，如此大的压差能保证壳体内部气体突然膨胀时，爆破片破裂，而保护壳体不被破坏，因而选择爆破压力1.0Mpa的爆破片。

在高温低压试验罐体的零件加工完成后，也需要对罐体零件进行装配验证。首先要检查绝缘板的加工质量，要保证绝缘板的平面度较好，表面无磕碰及刀痕，密封面光滑，达到了粗糙度的要求。通过罐体的总装，对绝缘板及罐体的加工质量及设计尺寸等进行了验证，达到了高温及拆卸的要求。

其次，对所述装置采用ANSYS软件对罐体的压力强度进行模拟。用ANSYS软件对试验罐体进行建模，然后在罐体内部施加破坏水压试验的压力。模拟分析的结果表明，在破坏水压试验压力下，罐体、顶部及底部法兰承受的应力值普遍在40Mpa左右，最大超过70Mpa，完全满足破坏水压试验的要求。

第三，进行耐高温的验证。试验时，将罐体进行总装，然后向内部充入0.4Mpa的SF₆气体，并放入烘箱中，烘箱温度调至120℃，放置72小时。经过72小时的高温试验后，对试验罐体进行目测检查，绝缘板及其它零件都未发生尺寸变形问题，同时用压力表对内部气体压力进行测试，压力值也未变化，说明连接面不存在大的漏气问题。由此可以确定，经目测检测，高温试验罐体在120℃下高温试验下，未出现零件形变及漏气问题，但还需要进行气密性及绝缘验证，以确定罐体是否满足高温试验要求。

第四，进行所述装置的气密性验证。检测时，将试验罐体装配完成，并向罐体内部充入0.4Mpa的SF₆气体，由于罐体尺寸较小，因此用0.1mm厚的塑料薄膜将罐体整体进行包扎，用胶带沿边缘粘贴密封。之后将罐体放置24小时以上，用专门的检漏仪进行检测。经过检测，罐体包扎部位的SF₆气体浓度值小于1ppm，由此可以证明，试验罐体不存在漏气问题，绝缘板与罐体的连接面具有较好的密封性。

第五，进行绝缘试验的验证。高温试验罐体的额定设计电压为10kV，根据GB/T11022-2011《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》中所规定的试验电压及试验方法，可以确定罐体短时工频耐受电压试验电压为28kV。试验时，将罐体安装完成，并充入0.4MPa的SF₆气体，通过高压架空线与试验变压器连接，施加28kV的电压进行试验，并保持1分钟。试验结果表明，经过1分钟的工频耐受电压试验，试验罐体在施加28kV高压的情况，未出现电压掉落的问题，可以证明此高温试验罐体满足高压试验的要求。

最后，进行局放试验的验证。查询GB/T7354-2003《局部放电测量》的试验要求，可以确定局放测量电压为12kV。试验时，先将试验电压升高到工频耐受电压28kV，并保持1分钟，然后将试验电压降低到局放测量电压值12kV，同时保持1分钟后，对局放值进行测量。经测量，罐体的局部放电量在1pc以下，可以证明，在局放试验电压下，罐体内部以及连接线路不存在局部放电问题，满足局放试验的要求。

通过上述验证可以看出，本发明设计的试验装置满足电热化试验平台的试验要求。

本说明书中每个实施例采用采用递进的方式描述，重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上对本发明所提供的一种高温低压老化试验装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种高温低压老化试验装置，其特征在于，所述试验装置包括罐体、中心电极、阀门接口；所述罐体分为三部分，分别为绝缘板、外壳和底部盖板，所述绝缘板、外壳和底部盖板依次相连；所述中心电极安装于所述罐体的绝缘板的中心位置并被固定，并通过绝缘板上的通孔深入罐体内部；所述阀门接口用于与外接气体阀门相连。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，优选的，所述绝缘板的材质需要具有能够生产单个零件、在高压密封条件下不漏气、耐高温的特点。

3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置在绝缘板的上面还有压板，所述压板、绝缘板通过连接件和所述罐体的外壳相连。

4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，在所述中心电极端面加工有螺钉孔，与绝缘板上对应的孔通过连接件安装。

5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述中心电极的外径尺寸根据与绝缘板的绝缘距离计算。

6.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述外接气体阀门由阀体及至少三个接头组成。

7.根据权利要求6所述的实验装置，其特征在于，所述阀体的管路为四通结构，其中三个接口用于连接三个接头，另外一个接口与所述罐体连接。

8.根据权利要求7所述的实验装置，其特征在于，所述接头为有自动切断管路功能的自封接头。

9.根据权利要求8所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括压力表，所述压力表与所述外接气体阀门的一个接头相连；所述压力表带有继电器输出节点，能够输出报警信号。

10.根据权利要求9所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括安全爆破装置，所述爆破装置的爆破片的选定结合试验装置的额定工作压力、试验装置的最高工作压力以及破坏水压试验压力来考虑，所述破坏水压试验采用软件对试验罐体进行建模来模拟分析。